第二节 生物变异在生产上的应用

课件34张PPT。第四章 第二节
生物变异在生产上的应用变异的来源:可遗传的变异不可遗传的变异：仅仅是由环境条件引起的，而遗传物质没有发生变化的变异。（由遗传物质改变而引起的变异。） 小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？一、杂交育种以下是杂交育种的参考方案：　Ｐ 高抗 　 矮不抗Ｆ１ 　 高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗 高不抗 矮抗 矮不抗ddTT杂交F3思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？连续自交，直至不出现性状分离为止。5-6代思考：杂交育种:利用基因重组原理,有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在一起，培育出更优良的新品种。一般可通过杂交、选择、纯合化等手段。一、杂交育种原理： 基因重组方法： 优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。缺点：育种所需时间较长应用：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 杂交育种不能创造新的基因，那有没有能出现意想不到的结果的育种方法呢？ 是利用物理、化学因素诱导生物发生变异。诱发突变可明显提高基因的突变率和染色体的畸变率。二、诱变育种二、诱变育种原理： 基因突变 、染色体变异方法： 优点：可提高突变频率；能在短时间内有效地改良生物品种的某些性状；改良作物品质，增强抗逆性；产生新基因。缺点：有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。应用:太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等先诱发突变 （利用物理因素如x 射线，γ射线、紫外线，激光等或化学因素如亚硝酸、硫酸二乙酯等处理生物）再人工选择 。“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜甘肃种植的太空育种的蔬菜粒大、含油少粒少、含油多粒大、含油多×BBSSbbssBBss三、单倍体育种向日葵BbSs明显缩短育种年限，后代都是纯合体BS Bs bS bsBBSS BBss bbSS bbssBS Bs bS bs符合生产要求的基因型是BBss 单倍体育种的程序：1.用常规方法获得杂种F12.将F1的花药放在人工培养基上进行离体培养，花粉细胞经多次有丝分裂形成愈伤组织，诱导愈伤组织分化形成幼苗。3.用秋水仙素处理幼苗，染色体加倍后成为可育的纯合植株。单倍体育种的主要特点：１、可以明显缩短育种年限。运用常规育种方法，要育成一个稳定的纯合品种，至少需要５年。利用单倍体育种则可缩短为２年。２、能排除显隐性干扰，提高效率。当亲本杂交后，用Ｆ１直接诱导单倍体加倍产生纯合子，它的基因型和表现型一致，可直接通过表现型来判断它们基因型，其效率高于常规育种。三、单倍体育种原理： 染色体变异(染色体组成倍地减少)方法： 优点：缺点：应用:明显缩短育种年限方法复杂，成活率较低。用宽叶、不抗病和窄叶、抗病的两个烟草品种培育出宽叶、抗病的新品种。 花药离体培养,再用秋水仙素处理。 如果体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，细胞受到外界环境条件或内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，结果是染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是这个细胞中染色体数目加倍了。 多倍体 多倍体的体细胞通常比二倍体的细胞大，其中所含染色体组多了，遗传物质也比正常多，会有什么变化呢？多倍体草莓（上）和野生状态下的草莓（下）的比较资料5　 正常的水稻具有两个染色体组。具有三个染色体组的水稻苗长得特别旺盛，很迟开花，所结果实也全是空壳；具有四个染色体组的水稻长得特别茂盛，虽说也能开花结果实，但生长期特别长，甚至要几年才能成熟！
四倍体水稻（48条染色体）比二倍体水稻（24条染色体）蛋白质含量提高5%—15%，千粒重增加1倍，单位面积增产达50%以上。 资料6 四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多，四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。 人工诱导多倍体的方法很多。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的种子和幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体的加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。多倍体育种花粉刺激三、比较各种育种的方法杂交→自交→选优 →自交→选优
辐射、射线
化学药剂秋水仙素花药离体培养→秋水仙素
基因重组基因突变
染色体变异染色体变异可以集中两个亲体的优良性状育种年限缩短，改良某些性状果大，茎秆粗，营养物丰富年限短，易稳定时间长有利不多，需大量处理发育迟，结实低方法复杂，成活率较低。
对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果 .几种生物的不同性状：??? 1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。??? 2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。??? 3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。 让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染 能实现吗？ 1．转基因技术概念是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因（外源基因）转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。设想:
把抗虫的基因从某种生物(如苏云金芽孢杆菌)中提取出来,放入棉的细胞中,与棉细胞中的DNA结合起来,在棉中发挥作用 。关键步骤：
1.抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取；
2.抗虫基因与棉的DNA“缝合”连接；
3.抗虫基因进入棉细胞。 如果这些问题得以解决，那么外源基因（抗虫基因）
随棉细胞的分裂而增殖，并在棉细胞得以表达，还能
将所获得的新性状稳定地遗传给后代。这样获得的由于外源基因的导入而引起原有遗传物质
组成改变的生物称为转基因生物。资料：转基因技术的应用将北极深海鱼的抗冻基因导入西红柿，使西红柿在冬天也能长期保存。 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上给病人注射的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。所以用这种方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，且远远不能满足社会的需要。1979年，科学家将动物体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内表达成功。这样，用2000L大肠杆菌培养液就可以提取100g胰岛素，相当于从2t猪胰腺中提取的量。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素开始投入市场，其售价比用传统方法生产的胰岛素的售价降低了30％～50％。 干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，因此，它是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980～1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从每1kg细菌培养物中可以得到20～40mg干扰素。从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。